Bubuk mikro silikon adalah jenis bubuk silika yang terbuat dari kuarsa kristal, silika lebur, dan bahan baku lainnya. Prosesnya melalui penggilingan, klasifikasi presisi, penghilangan kotoran, dan proses lainnya. Produk ini banyak digunakan di berbagai bidang, termasuk laminasi berlapis tembaga, kemasan plastik epoksi, bahan isolasi listrik, karet, plastik, pelapis, perekat, batu buatan, keramik sarang lebah, kosmetik, dan banyak lagi.
1. Laminasi berlapis tembaga
Saat ini, bubuk mikro silikon yang digunakan dalam laminasi berlapis tembaga dapat dikategorikan menjadi bubuk mikro silikon kristal, bubuk mikro silikon cair, bubuk mikro silikon bulat, dan bubuk mikro silikon komposit. Kandungan resin dalam laminasi berlapis tembaga sekitar 50%, dan laju pengisian bubuk mikro silikon dalam resin biasanya sekitar 30%. Ini berarti rasio berat pengisian bubuk mikro silikon dalam laminasi berlapis tembaga adalah sekitar 15%.
Sebagai pengisi anorganik, bubuk mikro silikon meningkatkan stabilitas termal, kekakuan, koefisien ekspansi termal, dan konduktivitas termal laminasi berlapis tembaga, meningkatkan keandalan dan pembuangan panas produk elektronik. Bubuk mikro silikon kristal juga memiliki sifat dielektrik yang baik, yang dapat meningkatkan kecepatan dan kualitas transmisi sinyal dalam produk elektronik. Bubuk mikro silikon kristal, karena lebih hemat biaya, digunakan dalam industri dengan persyaratan produksi yang lebih rendah, seperti AC, lemari es, mesin cuci, dan komputer desktop. Laminasi berlapis tembaga untuk telepon pintar, tablet, mobil, komunikasi jaringan, dan peralatan industri umumnya menggunakan bubuk mikro silika cair karena persyaratan khusus untuk konstanta dielektrik dan koefisien ekspansi linier. Untuk aplikasi frekuensi tinggi dan kecepatan tinggi, seperti superkomputer dan komunikasi 5G, bubuk mikro silikon bulat dengan dielektrik rendah dan kehilangan rendah diperlukan sebagai pengisi fungsional utama., dengan kandungan pengotor rendah dan tingkat pengisian tinggi.
2. Bahan Penyegel Plastik Epoxy
Bubuk mikro silikon merupakan pengisi penting dalam sealant epoksi (EMC), yang mencakup sekitar 60%–90% dari komposisi. Peningkatan kinerja sealant epoksi bergantung pada peningkatan kualitas bubuk mikro silikon, sehingga memerlukan persyaratan yang lebih tinggi pada ukuran partikel, kemurnian, dan kebulatannya. Sealant plastik epoksi kelas menengah dan bawah sering kali menggunakan bubuk mikro silikon bersudut, sedangkan sealant kelas atas terutama menggunakan bubuk mikro silikon bulat. Bahan penyegel plastik untuk perangkat diskrit dan peralatan listrik terintegrasi kecil biasanya mengandung bubuk mikro silikon kristal dan cair. Kemasan konduktivitas termal tinggi untuk perangkat daya terutama menggunakan bubuk mikro silikon kristal bersama dengan bahan konduktivitas termal tinggi lainnya. Untuk ekspansi rendah dan pengemasan kelengkungan rendah dari sirkuit terintegrasi skala besar, bubuk mikro silikon bulat lebih disukai. Akhirnya, perangkat memori yang dikemas dengan modulus rendah umumnya menggunakan bubuk mikro silikon bulat radiasi rendah sebagai pengisi.
Diperkirakan permintaan Tiongkok terhadap bubuk silikon bulat untuk kemasan semikonduktor pada tahun 2022 akan 71.000 tonSeiring dengan terus meningkatnya proporsi pengemasan canggih, diperkirakan akan mencapai 93.000 ton pada tahun 2025, dengan CAGR sebesar 9.25%. Berdasarkan harga bubuk silikon bulat 15.000 yuan/ton, ukuran pasar pada tahun 2025 akan hampir 1,5 miliar yuan.
3. Bahan Isolasi Listrik
Bubuk mikro silikon digunakan sebagai pengisi insulasi resin epoksi untuk produk insulasi listrik, yang secara efektif mengurangi koefisien ekspansi linier dari material yang diawetkan dan laju penyusutan selama proses pengawetan. Hal ini mengurangi tekanan internal dan meningkatkan kekuatan mekanis material insulasi, sehingga meningkatkan sifat mekanis dan listrik material insulasi.
Oleh karena itu, pelanggan di bidang ini memiliki persyaratan fungsional khusus untuk bubuk mikro silikon, seperti koefisien ekspansi linier rendah, isolasi tinggi, dan kekuatan mekanis tinggi, sementara permintaan mereka untuk sifat dielektrik dan konduktivitas termal relatif lebih rendah. Di bidang bahan isolasi listrik, produk bubuk mikro silikon spesifikasi tunggal dengan ukuran partikel rata-rata antara 5 mikron dan 25 mikron biasanya dipilih berdasarkan karakteristik produk insulasi listrik dan persyaratan proses produksinya. Ada juga standar tinggi untuk tingkat keputihan produk dan distribusi ukuran partikel.
4. Karet
Bubuk mikro silikon menawarkan keuntungan seperti ukuran partikel kecil, luas permukaan spesifik besar, ketahanan panas yang baik, dan ketahanan aus, yang dapat meningkatkan ketahanan aus, kekuatan tarik, modulus, dan ketahanan sobek yang tinggi dari bahan komposit karet. Namun, permukaan bubuk mikro silikon mengandung banyak gugus silanol asam. Jika tidak dimodifikasi, gugus ini dapat menyebabkan dispersi bubuk mikro silikon yang tidak merata dalam karet dan dapat bereaksi dengan akselerator alkali, memperpanjang waktu vulkanisasi bahan komposit karet.
Saat ini, Modifikasi bubuk mikro silikon terutama diterapkan dalam penelitian karet, dengan modifikasi agen penggandeng silana menjadi metode utamaContohnya meliputi feniltrimetoksisilana, etilentrimetoksisilana, heksametildisilazan, 3-merkaptopropil trietoksisilana, dan (3-aminopropil) trimetoksisilana.
5. Plastik
Bubuk mikro silikon dapat digunakan sebagai bahan pengisi dalam produksi plastik, termasuk polietilena (PE), polivinil klorida (PVC), polipropilena (PP), polifenilen oksida (PPO), dan bahan lainnya. Bubuk ini banyak digunakan dalam berbagai bidang seperti konstruksi, otomotif, komunikasi elektronik, bahan isolasi, pertanian, kebutuhan sehari-hari, serta industri pertahanan dan militer nasional.
Kuarsa bubuk dimodifikasi dengan KH-550, dan kuarsa bubuk yang dimodifikasi dicampur secara merata dengan PE untuk menyiapkan film plastik PE, yang dapat digunakan dalam film rumah kaca pertanian. Hasil penelitian menunjukkan bahwa ketika fraksi massa pengisian kuarsa bubuk adalah 8%–12%, sifat mekanis film pertanian melebihi sifat film resin murni dan memenuhi persyaratan standar nasional. Menggunakan agen penggandeng silana untuk memodifikasi bubuk mikro silikon dan mencampur bubuk mikro silikon yang dimodifikasi dengan polifenilena eter untuk menyiapkan bahan plastik otomotif polifenilena eter. Hasil penelitian menunjukkan bahwa bahan yang disiapkan memiliki sifat-sifat seperti kekerasan tinggi, ketahanan aus, ketahanan suhu tinggi, dan ketahanan korosi, sehingga cocok untuk produk plastik otomotif.
6. Cat
Bubuk mikro silikon dapat digunakan sebagai pengisi dalam industri pelapisan, yang tidak hanya mengurangi biaya pembuatan pelapisan tetapi juga meningkatkan sifat-sifat seperti ketahanan terhadap suhu tinggi, ketahanan terhadap asam dan alkali, ketahanan terhadap keausan, dan ketahanan terhadap cuaca. Bubuk ini banyak digunakan dalam bahan bangunan, mobil, jaringan pipa, perangkat keras, peralatan rumah tangga, dan bidang lainnya.
Di dalam pelapis arsitektur, Bai Wenkui dkk. menggunakan bubuk silika sebagai bahan pengisi untuk menyiapkan cat dinding eksterior, yang menunjukkan efek dekoratif yang baik, stabilitas yang kuat, dan biaya yang rendah. Yuan Rui dkk. menggunakan bubuk silika ultrafine sebagai bahan pengisi dalam pelapis fenilpropanoid. Hasil penelitian menunjukkan bahwa ketika fraksi massa bubuk mikro silikon mencapai 35% atau lebih, ketahanan alkali, kemampuan dicuci, penyerapan air, dan reflektivitas pelapis meningkat secara signifikan.
Untuk pelapis lateksTitanium dioksida umumnya digunakan sebagai pigmen dan pengisi utama, tetapi harganya mahal dan proses pembuatannya rumit. Oleh karena itu, penggunaan pengisi seperti kalsium karbonat, kalsium sulfat anhidrat, dan bubuk mikro silikon dalam kombinasi dengan titanium dioksida telah menjadi fokus penelitian. Wang Pengzhu dan rekan-rekannya menggunakan bubuk mikro silika yang dimodifikasi sebagai pengisi untuk menggantikan sebagian titanium dioksida dalam pelapis lateks. Hasil penelitian mereka menunjukkan bahwa ketika rasio massa titanium dioksida terhadap bubuk mikro silikon adalah 1:3, kekerasan, kekuatan impak, dan fleksibilitas pelapis lateks meningkat pesat.
Di dalam pelapis lantai epoksi, bubuk mikro silikon sebagai pengisi meningkatkan ketahanan aus, ketahanan asam dan alkali, ketahanan suhu tinggi, dan kekuatan mekanis. Hu Gaoping dkk. mencampur bubuk mikro silikon dengan ukuran partikel berbeda dengan resin epoksi, bahan pengawet, dan bahan baku lainnya untuk menyiapkan pelapis lantai epoksi tahan asam yang kuat. Pelapis ini digunakan di bengkel distilasi asam asetat untuk mencegah terbentuknya bubuk lokal yang disebabkan oleh korosi asam asetat.
Dalam pelapis insulasi tahan api, Liu Tongwang dkk. menambahkan bubuk mikro silika aktif ke resin poliester tak jenuh untuk menyiapkan cat insulasi poliester. Hasil penelitian menunjukkan bahwa ketika fraksi massa bubuk mikro silika aktif adalah 35%, konduktivitas volume, penyerapan air, dan kekuatan mekanis cat insulasi meningkat secara signifikan.
7. Perekat
Bubuk mikro silikon, sebagai pengisi fungsional anorganik, secara efektif mengurangi koefisien ekspansi linier dan laju penyusutan resin perekat yang diawetkan. Bubuk ini meningkatkan kekuatan mekanis, ketahanan panas, ketahanan permeabilitas, dan kinerja pembuangan panas perekat, sehingga meningkatkan efektivitas ikatan dan penyegelan.
Distribusi ukuran partikel bubuk silika akan memengaruhi viskositas dan sedimentasi perekat, sehingga memengaruhi kemampuan proses perekat dan koefisien ekspansi linier setelah pengeringan. Oleh karena itu, bidang perekat memperhatikan fungsi bubuk silika dalam mengurangi koefisien ekspansi linier dan meningkatkan kekuatan mekanis. Bidang ini memiliki persyaratan tinggi untuk tampilan dan distribusi ukuran partikel bubuk silika, dan biasanya menggunakan produk dengan ukuran partikel berbeda dengan ukuran partikel rata-rata 0,1 mikron-30 mikron untuk penggunaan senyawa.
Bubuk silika dimodifikasi dan kemudian diaplikasikan pada vinil silikon. Dengan perpanjangan waktu penyimpanan, viskositas vinil silikon stabil, produk memiliki stabilitas yang baik dan kekuatan tinggi, dan dapat digunakan dalam silikon konduktif termal, gasket konduktif termal, bahan cetak gigi, dan bidang lainnya.
8. Batu Kuarsa Buatan
Bubuk mikro silikon yang digunakan sebagai pengisi pada papan kuarsa buatan dapat mengurangi konsumsi resin tak jenuh dan meningkatkan ketahanan aus, ketahanan asam dan alkali, serta kekuatan mekanis. Rasio pengisian bubuk mikro silikon pada marmer buatan umumnya sekitar 30%. Misalnya, Liu Huichen dkk. mengusulkan penggunaan bubuk mikro silikon yang dimodifikasi dengan agen penggandeng silana pada papan kuarsa buatan. Pendekatan ini dapat mengurangi penggunaan resin tak jenuh dan menurunkan biaya pemrosesan papan kuarsa buatan.
9. Keramik Sarang Lebah Otomotif
Filter Partikulat Diesel (DPF), terbuat dari bahan pembawa keramik sarang lebah untuk pemurnian gas buang mobil dan bahan kordierit untuk pemurnian gas buang mesin diesel, melibatkan pencampuran, ekstrusi, pengeringan, dan sintering bahan-bahan seperti alumina dan bubuk mikro silika. Komponen utama bubuk mikro silikon cair adalah SiO2, yang memiliki struktur amorf, partikel sangat halus, dan luas permukaan spesifik yang besar. Ia bertindak sebagai mineralisasi untuk reaksi keadaan padat dan sintering bahan silikat. Bubuk mikro silikon meningkatkan kekuatan pembawa keramik sarang lebah, mengurangi koefisien ekspansi termal kordierit, dan meningkatkan masa pakainya. Bubuk mikro silikon bulat dapat meningkatkan laju pembentukan dan stabilitas produk keramik sarang lebah, dengan rasio berat sekitar 13% dalam pembawa keramik sarang lebah.
10. Kosmetik
Bubuk mikro silika sferis digunakan dalam kosmetik seperti lipstik, bedak, dan krim alas bedak karena sifat fluiditasnya yang baik dan luas permukaan spesifiknya yang besar. Karakteristiknya meliputi:
- Meningkatkan fluiditas dan stabilitas penyimpanan pada produk bubuk, mencegah penggumpalan.
- Ukuran partikel rata-rata yang lebih kecil memberikan kehalusan dan fluiditas yang baik.
- Luas permukaan spesifik yang lebih besar untuk penyerapan keringat, wewangian, dan nutrisi yang lebih baik, membuat formulasi lebih ekonomis.
- Bentuk bulat yang menawarkan afinitas kulit dan sensasi sentuhan yang baik.
Selain itu, bubuk mikro silika bulat mudah dicampur dengan komponen kosmetik lainnya, tidak beracun, tidak berbau, dan berwarna putih alami. Fitur-fiturnya yang menonjol termasuk kemampuan yang kuat untuk memantulkan sinar ultraviolet, stabilitas yang baik, dan tidak mengalami dekomposisi atau perubahan warna saat terkena radiasi UV. Selain itu, bubuk ini tidak bereaksi dengan komponen lain dalam formula, menjadikannya pilihan yang sangat baik untuk bahan kosmetik tabir surya.
Persyaratan spesifikasi untuk bubuk mikro silika bulat yang digunakan dalam kosmetik secara umum meliputi:
- Kandungan silikon 99.9%
- Ukuran partikel yang dapat dikontrol berkisar antara 0,2 hingga 2 mikron
- Kebulatan di atas 95%
Radiasi rendah (kandungan uranium < 0,5 ppb)
Kesimpulan
Bidang aplikasi yang berbeda memiliki persyaratan kualitas yang berbeda untuk bubuk mikro silikon. Oleh karena itu, ketika memilih bubuk mikro silikon untuk aplikasi tertentu, penting untuk mempertimbangkan kebutuhan industri hilir, serta faktor-faktor seperti biaya, efisiensi, dan kinerja. Memilih jenis bubuk mikro silikon yang tepat, bersama dengan proses dan formula modifikasi yang benar, sangatlah penting.
Dengan kemajuan ekonomi dan masyarakat Tiongkok yang berkelanjutan, penelitian tentang penerapan bubuk mikro silikon akan semakin berfokus pada bidang teknologi tinggi seperti laminasi berlapis tembaga kelas atas, pelapis kelas atas, perekat berkinerja tinggi, dan bahan insulasi yang terbuat dari bubuk mikro silikon bulat. Penyempurnaan dan spesialisasi fungsional diharapkan menjadi tren utama dalam penerapan bubuk mikro silikon di masa mendatang.
Jika Anda tertarik dengan jet mill yang dapat menghasilkan bubuk silikon, silakan hubungi tim teknis Epik untuk mendapatkan informasi lebih lanjut.